新型聚酰亚胺粘合剂破解锌碘电池寿命瓶颈

6月5日，记者从海南大学获悉，该校海洋科学与工程学院海洋清洁能源创新团队发现将含有磺酸基团的聚酰亚胺用作高性能碘负载正极粘结剂，可以延长锌碘电池使用寿命，推动锌碘电池实用化。相关研究成果近日发表在《先进能源材料》上。

海洋科学与工程学院副教授史晓东介绍，锌碘电池因具备低成本、高安全性以及高理论容量等显著优势，被视作新一代储能技术的有力候选者。然而，长期以来，活性碘溶解、多碘化物形成以及穿梭行为等问题，严重阻碍了锌碘电池的实际应用进程。多碘化物不仅致使活性物质大量流失、电池容量急剧衰减，还会对锌金属负极造成腐蚀，极大地缩短了电池的循环寿命。

传统锌碘电池研究多采用商用粘结剂，但其性能难以满足复杂电化学环境需求。研究团队另辟蹊径，通过有机缩聚反应合成含磺酸基团的聚酰亚胺粘结剂，并将其用作高性能碘负载正极粘结剂。在合成过程中，研究团队选择合适单体后进行溶液缩聚，将二胺与适量叔胺溶解于溶剂中，在保护性气体保护下充分搅拌溶解后加入二酐单体，加热反应以获得溶解性良好的聚酰胺酸聚合物溶液。团队再将得到的聚合物溶液进行亚胺化处理得到聚酰亚胺溶液和粉末。反应完成后，通过沉淀、过滤等纯化产物，得到聚酰亚胺膜。

研究结果表明，优化后的聚酰亚胺粘结剂具有优异的热稳定性、高杨氏模量和粘度。该粘结剂在高温下仍能保持稳定结构，对碘物种具有强烈的化学吸附能力，而磺酸基团与多碘离子间的强化学作用，能够有效缓解锌碘电池中活性碘溶解，进一步阻断了有害副反应路径，延长电池使用寿命。